KR102100353B1 - 프린팅 헤드장치를 가지는 3d 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터에 관한 것으로서, 프레임(F)에 결합되었을 때 스페이스(110)의 가장자리에 밀착되는 것으로서, 승강되면서 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 가지는 공정박스(200)와; 프레임(F)에 설치되어 상기 스테이지플레이트(210)를 승강시키는 승강작동부(300)와; 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 것으로서, 상기 스테이지플레이트(210)에 상기 조형물의 출력을 위한 파우더를 공급하여 편평한 파우더층(L)을 형성하는 파우더 공급장치(400)와; 특정 형태의 바인더패턴(B)을 형성하는 프린팅 헤드장치(600);를 포함하고, 프린팅 헤드장치(600)는, 이송LM가이드(500)를 따라 왕복이송되게 지지되는 수직브라켓(611) 및 상기 수직브라켓(611)에 연결되어 상기 테이블(100)에 대향되는 수평브라켓(612)으로 구성되는 이송브라켓(610); 상기 수직브라켓(611)에 지지되는 것으로서, 스테이지플레이트(210)에 형성된 파우더층(L)으로 분사될 바인더가 수용되는 바인더저장탱크(620); 상기 수평브라켓(612)에 지지되는 프린터헤드(630); 상기 프린터헤드(630)를 수평브라켓(612)에 고정시키는 헤드블럭(640); 및 상기 바인더저장탱크(620)에 저장된 바인더를 프린터헤드(630)로 공급하는 실린지(650)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터{3D printer having printing head device}
본 발명은 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파우더 및 바인더를 이용하여 대형 크기의 입체적 조형물을 제조할 수 있는, 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터란, 3차원 도면을 기반으로 3차원 공간에 인쇄하듯이 물품을 만들어내는 프린터이다. 3D 프린터는, 개발 초기에 플라스틱 소재를 이용한 제한적 용도로 사용되었지만, 최근에는 금속, 세라믹, 나일론 등의 분말을 소재로 이용함으로써 케이스는 물론 각종 자동차 부품까지 다양한 산업분야에서 응용할 수 있는 상황까지 발전하였다.
참고적으로, 3D 프린팅 방식에는, 잉크젯(Ink Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing) 방식, 광경화성 수지에 레이저를 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus) 방식, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 소결성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering) 방식, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이져 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식 등 다양하다.
그런데, 상기 프린팅 방식은, 출력되는 조형물의 가로, 세로 및 높이가 10~20cm 에 불과할 정도로 소형이기 때문에, 대형의 조형물을 출력하기 위하여 기존과는 다른 방식의 프린팅 기법이 요구되고 있다.
또한 대형의 조형물을 출력하기 위하여 넓은 면적으로 형성된 파우더층에, 그 파우더층을 굳히기 위한 넓은 면적의 바인더패턴을 형성하여야 하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족하기 위하여 창출된 것으로서, 대형 크기의 입체적인 조형물을 출력할 수 있는, 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 넓은 면적으로 형성된 파우더층에, 그 파우더층을 굳히기 위한 넓은 면적의 바인더패턴을 인쇄할 수 있는, 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터는, 지면에 지지되는 프레임(F)에 설치되는 것으로서, 상방으로 개구되는 스페이스(110)의 양측에 위치된 제1,2LM가이드(120)(130)를 가지는 테이블(100)과; 상기 프레임(F)에 결합되었을 때 상기 스페이스(110)의 가장자리에 밀착되는 것으로서, 승강되면서 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 가지는 공정박스(200)와; 상기 프레임(F)에 설치되어 상기 스테이지플레이트(210)를 승강시키는 승강작동부(300)와; 상기 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 것으로서, 상기 스테이지플레이트(210)에 상기 조형물의 출력을 위한 파우더를 공급하여 편평한 파우더층(L)을 형성하는 파우더 공급장치(400)와; 상기 제1,2LM가이드(120)(130)를 가로지르게 설치되어 상기 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 이송LM가이드(500)와; 상기 이송LM가이드(500) 상에서 왕복 이송되는 것으로서, 바인더를 분사하여 특정 형태의 바인더패턴(B)을 형성하는 프린터헤드(630)를 가지는 프린팅 헤드장치(600);를 포함하고, 상기 공정박스(200)는, 상기 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 내장하는 박스몸체(220)와, 상기 박스몸체(220)의 내측에서 상기 스테이지플레이트(210)를 승강 가능하게 지지하는 버텀플레이트(230)와, 상기 버텀플레이트(230)의 하부측에 위치되는 것으로서 마주보는 면이 좁아지는 단턱(241)을 가지는 한쌍의 록킹블럭(240)을 포함하고; 상기 승강작동부(300)는, 상기 프레임(F)에 고정되는 베이스(310)와, 상기 베이스(310)의 하부측에 설치되는 실린더(320)와, 상기 실린더(320)에서 상부측으로 승강되는 실린더로드(321)에 지지되는 것으로서 상기 록킹블럭(240)의 단턱(241)에 선택적으로 결합되는 록킹날개(340)와, 상기 베이스(310)의 가이드플랜지(311)에 슬라이딩 가능하게 결합된 것으로서 상기 록킹날개(340)가 수평을 이루며 승강될 수 있도록 상기 록킹날개(340)의 바닥에 고정되는 다수의 가이드샤프트(350)를 포함하고; 상기 프린팅 헤드장치(600)는, 상기 이송LM가이드(500)를 따라 왕복이송되게 지지되는 수직브라켓(611) 및 상기 수직브라켓(611)에 연결되어 상기 테이블(100)에 대향되는 수평브라켓(612)으로 구성되는 이송브라켓(610)과, 상기 수직브라켓(611)에 지지되는 것으로서 상기 스테이지플레이트(210)에 형성된 파우더층(L)으로 분사될 바인더가 수용되는 바인더저장탱크(620)와, 상기 수평브라켓(612)에 지지되는 프린터헤드(630)와, 상기 프린터헤드(630)를 수평브라켓(612)에 고정시키는 헤드블럭(640)과, 상기 바인더저장탱크(620)에 저장된 바인더를 프린터헤드(630)로 공급하는 실린지(650)를 포함하는 것;을 특징으로 한다.
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본 발명에 있어서, 상기 프린터헤드(630)는, 상호 분리된 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)로 이루어지고, 이송방향 정면을 기준으로 하였을 때 상기 제1,2프린터헤드(631)(632)의 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)이 연결되도록 하기 위하여, 상기 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)는 상호 엇갈리게 배치된다.
본 발명에 의하면, 제1,2LM가이드를 따라 왕복 이송되는 파우더 공급장치는 스테이지플레이트에 넓은 면적의 파우더층(L)을 형성하고, 제1,2LM가이드 및 이송LM가이드를 따라 평면적으로 이송되는 프린팅 헤드장치는 파우더층(L)에 특정 형태의 바인더패턴(B)을 인쇄하여 바인더패턴(B)이 인쇄된 파우더층(L)을 경화시키고, 이러한 파우더층 및 바인더패턴 형성 동작을 반복되는 동안에 승강작동부는 스테이지플레이트를 점차로 하강시킴으로써 공정박스 내에 입체적인 형태를 가지면서 대형의 크기를 가지는 조형물을 출력할 수 있다.
또한, 파우더 공급장치에서 토출되는 파우더양 및 프린팅 헤드장치에서 분사하는 바인더양을 가변하고, 또한 승강작동부가 파우더층(L) 및 바인더패턴(B)을 형성하는 과정에서 하강되는 스테이지플레이트의 거리를 가변함으로써, 조형물의 품질이나 출력 속도를 가변할 수 있다.
그리고 프린팅 헤드장치가 넓은 면적으로 형성된 파우더층(L)에, 넓은 면적의 바인더패더(B)을 인쇄하여 바인더패터(B)이 형성된 파우더층을 굳힘으로써, 출력되는 조형물의 대형화를 구현할 수 있다라는 작용,효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파우더방식 3D 프린터의 사시도,
도 2는 도 1의 파우더방식 3D 프린터의 평면도,
도 3은 도 1의 파우더방식 3D 프린터의 정면도,
도 4는 도 1의 공정박스를 발췌하여 도시한 정면도,
도 5는 도 4의 공정박스를 V-V'선을 따라 절단한 단면도,
도 6은 도 5의 스테이지플레이트 및 버텀플레이트를 승강시키기 위한 승강작동부를 발췌하여 도시한 사시도,
도 7은 도 6의 승강작동부의 측면도,
도 8은 도 6 및 7의 록킹날개가 공정박스의 록킹블럭에 결합된 것을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 1의 파우더 공급장치를 발췌하여 도시한 사시도,
도 10은 도 9의 파우더 공급장치의 평면도,
도 11은 도 9의 파우더 공급장치를 XI-XI'선을 따라 절단한 단면도,
도 12는 도 9의 파우더 공급장치를 비스듬하게 절단하여 도시한 사시도,
도 13은 도 11 및 도 12의 파우더 공급장치를 발췌하여 도시한 사시도,
도 14는 도 13의 파우더 공급장치를 XIV-XIV'선을 따라 절단한 단면도,
도 15는 도 1의 프린팅 헤드장치를 발췌하여 도시한 사시도,
도 16은 도 15의 제1,2프린터헤드가 수평브라켓에 엇갈리게 설치된 것을 설명하기 위한 도면,
도 17은 도 1의 파우더배출부의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 18은 도 1의 클리닝 키트를 발췌하여 도시한 사시도,
도 19는 도 1의 클리닝액 도포키트를 발췌하여 도시한 사시도,
도 20은 도 19의 클리닝액 도포키트를 XX-XX'선을 따라 절단한 단면도.
도 21은 도 1의 파우더 공급장치 및 프린팅 헤드장치에 의하여 입체적인 조형물이 출력되는 것을 설명하기 위한 도면.
이하 본 발명에 따른 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정 되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…….부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 파우더방식 3D 프린터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 파우더방식 3D 프린터의 평면도이며, 도 3은 도 1의 파우더방식 3D 프린터의 정면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파우더방식 3D 프린터는, 지면에 지지되는 프레임(F)에 설치되는 것으로서, 상방으로 개구되는 스페이스(110)의 양측에 위치된 제1,2LM가이드(120)(130)를 가지는 테이블(100)과; 프레임(F)에 결합되었을 때 스페이스(110)의 가장자리에 밀착되는 것으로서, 승강되면서 상기 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 가지는 공정박스(200)와; 프레임(F)에 설치되어 스테이지플레이트(210)를 승강시키는 승강작동부(300)와; 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 것으로서, 상기 스테이지플레이트(210)에 상기 조형물의 출력을 위한 파우더를 공급하여 편평한 파우더층(L)을 형성하는 파우더 공급장치(400)와; 제1,2LM가이드(120)(130)를 가로지르게 설치되어 그 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 이송LM가이드(500)와; 이송LM가이드(500) 상에서 왕복 이송되는 것으로서, 파우더층(L)에 바인더를 분사하여 특정 형태의 바인더패턴(B)을 형성하는 프린터헤드(630)를 가지는 프린팅 헤드장치(600)와; 제1,2LM가이드(120)(130)와 직각되는 방향으로 상기 스페이스(110) 전후방 테이블(100)에 설치된 것으로서, 조형물의 출력 과정에서 사용되지 않은 파우더를 회수하는 제1,2파우더회수박스(710)(720)를 가지는 파우더회수부(700)와; 바인더패턴(B)을 형성하는 도중에 프린터헤드(630)에 부착된 파우더를 클리닝하기 위한 클리닝 키트(800)와; 클리닝 키트(800)가 파우더를 효과적으로 클리닝하도록 상기 프린터헤드(630)에 클리닝액을 도포하는 클리닝액 도포키트(900);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
테이블(100)은, 지면에 안착된 입체적인 형태의 프레임(F)에 지지되고, 상부측에는 프레임(F)과 연통되는 스페이스(110)가 형성된다. 그리고 스페이스(110)의 양측에 제1,2LM가이드(120)(130)가 설치되어 후술할 파우더 공급장치(400) 및 프린팅 헤드장치(600)를 간접적으로 지지하는 이송LM가이드(500)를 전후방측으로 이송 가능하게 지지한다.
이송LM가이드(500)는 제1,2LM가이드(120)(130)를 가로지르게 지지되어 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 전후방측으로 왕복이송되고, 상부측에는 프린팅 헤드장치(600)를 좌우 방향으로 이송 가능하게 지지한다. 이에 따라 프린팅 헤드장치(600)는, 이송LM가이드(500) 및 제1,2LM가이드(120)(130)의 유기적 작동관계에 의하여 테이블(100) 상의 특저 위치로 이송 가능하게 된다.
도 4는 도 1의 공정박스를 발췌하여 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 공정박스를 V-V'선을 따라 절단한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 공정박스(200)는 상방으로 개구된 박스형태를 가지는 것으로서, 프레임(F)에 서랍식으로 결합되어 프레임(F) 전방측으로 배출되거나 몰입되고(도 1 참조), 프레임(F) 내측으로 몰입된 상태에서 스페이스(110)의 가장자리에 밀착된다. 이러한 공정박스(200)는, 상기 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 내장하는 박스몸체(220)와, 박스몸체(220)의 내측에서 스테이지플레이트(210)를 승강 가능하게 지지하는 버텀플레이트(230)와, 버텀플레이트(230)의 하부측에 위치되는 것으로서 마주보는 면이 좁아지는 단턱(241)을 가지는 한쌍의 록킹블럭(240)과, 한쌍의 록킹블럭(240)을 관통하여 버텀플레이트(230)에 체결 고정되는 다수의 위치고정핀(250)과, 위치고정핀(250)의 핀헤드(251)와 록킹블럭(240) 사이에 설치되어 상기 록킹블럭(240)이 버텀플레이트(230) 측으로 밀착되게 탄성력을 인가하는 스프링(260)을 포함한다.
박스몸체(220)는 전체적으로 테두리 형태를 가지며, 내측에 승강되는 스테이지플레이트(210) 및 버터플레이트(230)가 수용된다. 본 실시??서 박스몸체(220)는 가로가 50cm, 세로가 70cm, 깊이가 40cm 의 대형 크기를 가진다.
스테이지플레이트(210)에는 조형물의 출력 공정이 수행되는 공간을 제공하는 것으로서, 파우더 공급장치(400)에서 공급되는 파우더에 의하여 파우더층(L)이 형성되고, 프린팅 헤드장치(600)에서 공급되는 바인더에 의하여 파우더층(L) 바인더패턴(B)이 형성되는 과정이 교번으로 반복적으로 진행된다. 이때 적층되는 파우더층(L) 사이에 형성되는 바인더패턴(B)은 파우더층을 굳게 함으로써 결국 입체적인 조형물이 되도록 한다.
스테이지플레이트(210)는, 파우더층(L) 상에 바인더패턴(B)이 형성될 때마다, 상기 승강작동부(300)에 의하여 설정거리, 본 실시예에서는 0.1mm 씩 하강하며, 바인더패턴(B)이 형성되는 파우더층(L)이 적층된 회수에 비례하여, 완성되는 입체적인 조형물의 크기가 달라진다.
스테이지플레이트(210)는, 초기에 스페이스(110)와 편평한 높이만큼 상승되어 있다가, 파우더 공급장치(400) 및 프린팅 헤드장치(600)에 의하여 파우더층(L)과 바인더패턴(B)이 교번으로 적층됨에 따라 0.1mm 단위로 하강하며, 나중에는 박스몸체(220) 내부에 많은 양의 파우더가 쌓이게 된다. 이러한 파우더가 박스몸체(220) 바닥을 통하여 빠져나지 않도록, 스테이지플레이트(210)의 바닥 가장자리에는 박스몸체(220) 내주면과 밀착되는 실링테두리(211)가 설치된다. 실링테두리(211)는 탄성 재질, 예를 들면 실리콘 고무로 제작된다.
버텀플레이트(230)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스테이지플레이트(210)의 바닥측에 위치되어 스테이지플레이트(210)의 편평도가 변형되는 것을 방지한다.
본 발명은 대형 크기의 조형물을 출력하는 것이기 때문에, 박스몸체(220) 내측에 파우더가 적층되었을 스테이지플레이트(210)에는 300~500 kg 파우더 하중이 인가되고, 이러한 파우더 하중은 스테이지플레이트(210)의 편평도등 전체적인 형태를 변형시킬 수 있다. 이 상태에서, 스테이지플레이트(210)에 교번으로 적층되는 파우더층(L) 및 바인더패턴(B)에 의하여 출력되는 조형물은, 특정 부분에서 강도가 현저히 약하게 되고, 이에 따라 저품질의 조형물이 만들어지게 된다.
본 발명에서는, 스테이지플레이트(210)의 하부측을 지지하는 별도의 버텀플레이트(230)를 채용함으로써, 과도한 파우더의 하중이 인가되더라도 스테이지플레이트(210)의 현태 변형을 방지할 수 있다.
한쌍의 록킹블럭(240)은 버텀플레이트(230)에 다수의 위치고정핀(250)에 의하여 위치 고정되는 것으로서, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 후술할 승강작동부(300)의 록킹날개(340)가 선택적으로 결합되는 단턱(241)이 형성된 구조를 가진다.
위치고정핀(250)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 한쌍의 록킹블럭(240)을 관통하여 버텀플레이트(230)에 체결됨으로써, 한쌍의 록킹블럭(240)이 버텀플레이트(230)에서 하방으로 약간의 이동을 가능하게 하면서 분리되지 않도록 위치 고정한다.
스프링(260)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 위치고정핀(250)의 핀헤드(251)와 록킹블럭(240) 사이에 설치되어 상기 한쌍의 록킹블럭(240)이 버텀플레이트(230)에 밀착되도록 탄성력을 인가한다. 즉, 스프링(260)은, 평소 록킹블럭(240)을 버텀플레이트(230)에 탄성적으로 밀착시키며, 후술할 록킹날개(340)가 록킹블럭의 단턱(241)에 끼어질 때 하부측으로 약간 밀리면서 록킹날개(340)가 록킹블럭(240)에 견고하게 결합될 수 있도록 한다.
이러한 공정박스(200)를 채용함으로써, 대형의 조형물을 출력할 수 있음과 동시에, 이에 따른 과도한 파우더의 하중에도 견고한 내구성을 유지할 수 있고, 조형물에 사용되지 않는 파우더를 회수할 수 있다.
도 6은 도 5의 스테이지플레이트 및 버텀플레이트를 승강시키기 위한 승강작동부를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 승강작동부의 측면도이며, 도 8은 도 6 및 7의 록킹날개가 공정박스의 록킹블럭에 결합된 것을 설명하기 위한 도면이다.
승강작동부(300)는, 프레임(F) 내측에 설치되어 스테이지플레이트(210)를 공정박스(200) 내측에서 승강시킨다. 이러한 승강작동부(300)는, 프레임(F)에 고정되는 베이스(310)와, 베이스(310)의 하부측에 설치되는 실린더(320)와, 실린더(320)에서 상부측으로 승강되는 실린더로드(321)에 지지되는 것으로서 상기 록킹블럭(240)의 단턱(241)에 선택적으로 결합되는 록킹날개(340)와, 베이스(310)의 가이드플랜지(311)에 슬라이딩 가능하게 결합된 것으로서 상기 록킹날개(340)가 수평을 이루며 승강될 수 있도록 록킹날개(340)의 바닥에 고정되는 다수의 가이드샤프트(350)와, 록킹날개(340) 양측의 베이스(310)에 설치되어 박스몸체(220)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 한쌍의 슬라이더레일(360)과, 슬라이더레일(360)의 선단에서 상방으로 돌출된 레일단턱(361)에 설치된 것으로서 박스몸체(220)의 선단에 밀착되어 그 박스몸체(220)의 이동을 정지시키는 스토퍼(370)와, 슬라이더레일(360)의 후단에 설치되어 상기 스토퍼(370)에 밀착된 박스몸체(220)의 후단을 위치고정하기 위한 록킹레버(380)를 포함한다.
실린더(320)는 록킹날개(340)를 설정된 거리, 본 실시예에서는 0.1 mm 거리 단위로 하강시킬 수 있도록 서보모터를 내장한 디지털 실린더이다.
록킹날개(340)는, 스테이지플레이트(210)가 박스몸체(220) 바닥에 위치된 상태에서 공정박스(200)가 슬라이더레일(360)을 따라 프레임(F) 내측으로 진입될 때 한쌍의 록킹블럭(240)에 형성된 단턱(241)에 끼어져 결합된다. 따라서 실린더(320)가 록킹날개(340)가 상승시키거나 하강할 때, 록킹날개(340)는 스테이지플레이트(210)를 강제로 상승시키거나 하강시킬 수 있다.
가이드샤프트(350)는, 록킹날개(340)에 과도한 하중이 인가되더라도 록킹날개(340)가 수평 상태를 이루여 승강될 수 있도록 지지한다.
참고적으로, 본 실시예서 박스몸체(220)의 무게는 100kg 이고, 박스몸체(220)에 파우더가 가득 채워질 경우 파우더의 무게는 300~500 Kg 에 달하며, 이에 따라 상기 록킹날개(340)에는 총 500 Kg 이상의 하중이 인가된다. 이에 따라 록킹날개(340)에는 과도한 하중이 인가되어 한쪽으로 기울어지는 상황이 발생될 수 있는데, 본 발명에서는 상기 가이드샤프트(350)를 채용함으로써 록킹날개(340)가 수평을 이루며 승강될 수 있도록 지지할 수 있다.
슬라이더레일(360)은 프레임(F)의 내측으로 출입되는 박스몸체(220)의 바닥을 슬라이딩 가능하게 지지하는 것으로서, 이를 위하여 박스몸체(220) 바닥에 밀착되는 다수의 롤러(362)가 설치된 구조를 가진다. 이때 롤러(362)의 개수는 인가되는 박스몸체(220)의 하중에 따라 달라진다.
스토퍼(370) 및 록킹레버(380)는, 슬라이더레일(360)에 안착된 박스몸체(220)가 움직이지 않도록 위치 고정한다.
이러한 구조에 의하여. 도 8에 도시된 바와 같이, 공정박스(200)가 슬라이더레일(360)을 따라 프레임(F) 내측으로 진입될 때, 상기 한쌍의 단턱(241)은 록킹날개(340)를 감싸면서 진입하게 된다.
공정박스(200)가 프레임(F)에 완전히 진입하면, 박스몸체(220)는 스페이스(110)의 가장자리와 밀착되고, 이후 승강작동부(300)에 의하여 상기 스테이지플레이트(210)가 완전히 상승되었을 때 스테이지플레이트(210)와 테이블(100)의 표면은 평편하게 되어 출력공정이 시작될 수 있는 상태가 된다.
도 9는 도 1의 파우더 공급장치를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 10은 도 9의 파우더 공급장치의 평면도이며, 도 11은 도 9의 파우더 공급장치를 XI-XI'선을 따라 절단한 단면도이고, 도 12는 도 9의 파우더 공급장치를 비스듬하게 절단하여 도시한 사시도이며, 도 13은 도 11 및 도 12의 파우더 공급장치를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 14는 도 13의 파우더 공급장치를 XIV-XIV'선을 따라 절단한 단면도이다.
파우더 공급장치(400)는, 제1,2LM가이드(110)(120)에 무빙 가능하게 지지되는 무빙지지대(410)와, 파우더가 충진된 것으로서 무빙지지대(410)의 상부측에 설치되는 호퍼(420)와, 무빙지지대(410)의 일측에 설치되는 제1,2피더모터(430)(440)와, 무빙지지대(410)의 하부 일측에 설치되는 것으로서 제1피더모터(430)에 의하여 구동되어 상기 호퍼(420)에 충진된 파우더를 스테이지플레이트(210)에 광폭으로 배출하여 파우더층(L)을 형성하는 파우더배출부(450)와, 무빙지지대(410)의 하부 타측에 설치되는 것으로서 제2피더모터(440)에 의하여 구동되어 스테이지플레이트(210)에 배출된 파우더를 평탄 가압하는 평탄가압부(460)와, 무빙지지대(410)와 평탄가압부(460) 사이에 설치되어 무빙지지대(410)를 기준으로 평탄가압부의 높이를 조정하는 한쌍의 높이조정부(470)를 포함한다.
제1,2피더모터(430)(440)는 회전속도를 미세 제어할 수 있는 스텝모터이며, 각각의 회전축에 제1,2구동풀리(431)(441)가 축결합되어 있다.
파우더배출부(450)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 무빙지지대(410)의 하부 일측에 고정되는 것으로서 하부측으로 길게 박스배출홈(451a)이 형성된 피더박스(451)와, 박스배출홈(451a)의 상부측에 회전 가능하게 설치되는 것으로서, 길이 방향으로 다수, 본 실시예에서는 4 개의 제1정량홈(452a)이 형성된 제1정량토출롤러(452)와, 박스배출홈(451a)의 하부측에 회전 가능하게 설치되는 것으로서, 길이 방향으로 다수, 본 실시예에선ㄴ 4 개의 제2정량홈(453a)이 형성된 제2정량토출롤러(453)와, 피더박스(451) 양측에서 상기 제1,2정량토출롤러(452)(453)의 양단을 회전 가능하게 지지하는 제1,2베어링홀더(454)(455)와, 제1정량토출롤러(452)와 축결합되어 피더박스(451) 외측으로 연장되는 것으로서 제1피더모터(430)로부터 회전구동력이 전달되는 제1구동축(456)과, 제1정량토출롤러(452)로 전달된 회전구동력이 상기 제2정량토출롤러(453)로 전달될 수 있도록 제1,2정량토출롤러(452)(453)를 기어 결합하는 기어조립체(457)를 포함한다.
피더박스(451) 내측의 박스배출홈(451a)의 내주면에는 제1,2정량토출롤러(452)(453)의 외주 곡면에 대향되는 내주 곡면이 형성된 박스원주홈(451b)이 형성되어 있다. 박스원주홈(451b)은 제1,2정량토출롤러(452)(453)의 양측 외주면 일부를 감쌈으로써, 호퍼(420)로부터 공급되는 파우더가 제1,2정량토출롤러(452)(453)의 제1,2정량홈(452a)(453a)을 통하면 배출되게 유로를 제한한다.
제1정량토출롤러(452)는 기다란 원통 형태를 가지며, 외주면에 제1정량홈(452a)이 길게 형성되어 있다.
제2정량토출롤러(453)는 기다란 원통 형태를 가지며, 외주면에 제2정량홈(453a)이 길게 형성되어 있다.
제1정량토출롤러(452)에 형성된 제1정량홈(452a)의 체적은, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2정량토출롤러(453)에 형성된 제2정량홈(453a) 보다 큰 체적을 가지며, 제1정량홈(452a)이 수용하는 파우더의 양은 제2정량홈(453a)이 수용하는 파우더의 양보다 크다. 즉, 제2정량토출롤러(453)를 통하여 토출되는 파우더의 양은, 제1정량토출롤러(452)를 통하여 토출되는 파우더의 양보다 큰 것이다. 이에 따라, 제1정량토출롤러(452)가 파우더를 토출하는 동안 제2정량토출롤러(453)는 파우더를 연속적으로 배출할 수 있는 작동 메커니즘을 구현할 수 있다.
만약, 제1정량홈(452a) 및 제2정량홈(453a)의 체적이 동일하거나, 제2정량홈(453a)의 체적이 제1정량홀(452a)의 체적보다 클 경우, 제2정량토출롤러(453)가 토출하는 파우더양이 제1정량토출롤러(452)가 공급하는 파우더양보다 크게 되는 경우가 발생될 수 있고, 이 경우 제1정량토출롤러(452)와 제2정량토출롤러(453) 사이에 빈 공간이 형성됨으로써, 결국 파우더배출부(450)에서 공급되는 파우더가 연속적이지 않게 될 수 있어, 조형물이 불량이 될 수 있다.
한편, 제1정량토출롤러(452)에 있어서 다수의 제1정량홈(452a) 사이에는 제1파쇄홈(452b)이 형성되고, 제2정량토출롤러(453)에 있어서 다수의 제2정량홈(453a) 사이에는 제2파쇄홈(453b)이 형성되어 있으며, 제1,2파쇄홈(452b)(453b)은 단면이 직각 형태로 되어 있다. 이러한 제1,2파쇄홈(452b)(453b)은, 습도나 다른 원인에 의하여 높아서 호퍼(420)를 통하여 공급되는 파우더가 덩어리 형태를 가질 때, 덩어리 형태의 파우더를 파쇄하여 제1,2정량토출롤러(452)(453)가 파우더를 정확한 양만큼 정량 토출하게 한다.
제1구동축(456)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1정량토출롤러(452)와 축결합되며, 제1구동축(456)에는 제1피더모터(430)의 제1구동풀리(431)와 벨트로 연결되는 제1피동풀리(456a)가 결합된다. 이에 따라 제1구동풀리(431)에 의하여 제1피동풀리(456a)로 전달된 회전력은 제1정량토출롤러(452)를 회전시키고, 또한 제1정량토출롤러(452)와 기어조립체(457)로 연결되는 제2정량토출롤러(453)를 회전시킨다.
이러한 구조에 의하여, 제1피더모터(430)의 구동에 의하여 제1,2정량토출롤러(452)(453)의 회전수를 빠르게 하거나 느리게 할 수 있고, 이에 따라 정량 토출되는 파우더의 양을 제어할 수 있다.
평탄가압부(460)는, 파우더배출부(450)에 의하여 스테이지플레이트(210)에 배출된 파우더를 평탄 가압한다. 이러한 평탄가압부(460)는, 무빙지지대(410)의 하부 타측에 고정되는 한쌍의 브라켓날개(461)(461')와, 브라켓날개(461)(461') 사이에 회전 가능하게 설치되는 평탄가압롤러(462)와, 평탄가압롤러(462)에 축결합되어 브라켓날개(461) 외측으로 연장된 것으로서 제2피더모터(440)로부터 회전구동력이 전달되는 제2구동축(463)을 포함한다.
제2구동축(463)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 평탄가압롤러(462)와 축결합되며, 제2구동축(463)에는 제2피더모터(440)의 제2구동풀리(441)와 벨트로 연결되는 제2피동풀리(463a)가 결합된다. 이에 따라 제2구동풀리(441)에 의하여 제2피동풀리(463a)로 전달된 회전력은 평탄가압롤러(462)를 회전시킨다.
이러한 구조에 의하여, 제2피더모터(440)의 구동에 의하여 평탄가압롤러(462)를 파우더배출부(450)의 이동방향과 동일 방향으로 회전시킬 수 있고, 이에 따라 파우더배출부(450)가 이동하면서 형성되는 파우더층(L)을 고르게 가압할 수 있다.
높이조정부(470)는, 파우더층(L)의 가압 정도를 가변하기 위하여, 무빙지지대(410)를 기준으로 평탄가압부(460)의 높이, 엄밀하게는 평탄가압롤러(462)의 높이를 가변한다. 이러한 높이조정부(470)는, 각각의 브라켓날개(461)(461')의 상단에 고정되어 무빙지지대(410)를 수직 방향으로 슬라이딩 가능하게 관통되는 승강지지로드(471)와, 무빙지지대(410)의 상부측에서 무빙지지대(410)를 관통하도록 나사 결합되어 브라켓날개(461)의 중앙에 밀착되는 조정볼트(472)와. 조정볼트(472)에 설치되는 손잡이(473)를 포함한다. 이때 승강지지로드(471)에는 스프링(474)이 설치되어 브라켓날개(461)(461')는 항상 하방으로 탄성 바이어스된다.
이러한 구조에 의하여, 손잡이(473)를 정역회전시킴에 따라 무빙지지대(410)를 기준으로 브라켓날개(461)(461')의 높이를 조절할 수 있고, 이에 따라 브라켓날개(461)(461')에 지지되는 평탄가압롤러(462)가 파우더층(L)을 가압하는 정도를 가변할 수 있다.
도 15는 도 1의 프린팅 헤드장치를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 16은 도 15의 제1,2프린터헤드가 수평브라켓에 엇갈리게 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다.
프린팅 헤드장치(600)는, 이송LM가이드(500)를 따라 왕복이송되게 지지되는 수직브라켓(611) 및 상기 수직브라켓(611)에 연결되어 상기 테이블(100)에 대향되는 수평브라켓(612)으로 구성되는 이송브라켓(610)과, 수직브라켓(611)에 지지되는 것으로서 스테이지플레이트(210)에 형성된 파우더층(L)으로 분사될 바인더가 수용되는 바인더저장탱크(620)와, 수평브라켓(612)에 지지되는 프린터헤드(630)와, 프린터헤드(630)를 수평브라켓(612)에 고정시키는 헤드블럭(640)과, 바인더저장탱크(620)에 저장된 바인더를 프린터헤드(630)로 공급하는 실린지(650)를 포함한다.
프린터헤드(630)는, 상호 분리된 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)로 이루어지고, 본 발명의 프린팅 헤드장치(600)의 이송방향 정면을 기준으로 하였을 때 제1,2프린터헤드(631)(632)의 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)이 연결되도록 하기 위하여, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)는 상호 엇갈리게 배치된다. 이에 따라, 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)은 결과적으로 긴 폭을 이루며 바인더를 분사할 수 있다.
제1프린팅노즐(631a)은 제1프린터헤드(631)의 바닥에 형성되고, 제2프린팅노즐(632a)는 제2프린터헤드(632)의 바닥에 형성되기 때문에, 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)의 길이(a)(b)는 제1,2프린터헤드(631)(632)의 길이보다 짧다. 따라서 단순히 제1프린터헤드(631)과 제2프린터헤드(632)를 길게 연결할 경우, 제1프린팅노즐(631a)과 제2프린팅노즐(632a) 사이에는 간격이 형성되기 때문에 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)에서 바인더가 분사돌 때, 인쇄되지 않는 공간이 형성될 수 밖에 없다. 이를 방지하기 위하여, 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)는 상호 엇갈리게 배치하여, 이송방향 정면을 기준으로 하였을 때 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)가 연결되게 하는 것이다.
도 16 에 도시된 바와 같이, 제1프린팅노즐(631a)은 다수의 노즐분사구가 제1프린터헤드(631)의 바닥에 일렬로 길게 형성되어 구현되고, 제2프린팅노즐(632a)는 다수의 노즐분사구가 제2프린터헤드(632)의 바닥에 일렬로 길게 형성되어 구현된다. 이에 따라, 다수의 노즐분사구를 통하여 큰 폭으로 바인더를 분사하는 제1프린터헤드(631)와, 다수의 노즐분사구를 통하여 큰 폭으로 바인더를 분사하는 제2프린터헤드(632)가 동시에 작동함으로써, 파우더층(L)에 큰 면적을 이루는 바인더패턴(B)을 신속하게 인쇄할 수 있다.
헤드블럭(640)은 프린터헤드(630)를 수평브라켓(612)에 용이하게 교체할 수 있도록 하는 매개부재이다. 이러한 헤드블럭(640)은 제1,2프린터헤드(631)(632) 각각을 수평브라켓(612)에 고정할 수 있도록 제1,2헤드블럭(641)(642)로 구성된다.
실린지(650)는 제1,2프린터헤드(631)(632)에 바인더저장탱크(620)로부터 바인더를 독립적으로 공급할 수 있도록 제1,2실린지(651)(652)를 포함한다.
이러한 구조에 의하여, 상기 스테이지플레이트(210) 상에 형성되는 파우더층(L)에 특정 패턴을 가지도록 바인더를 인쇄할 수 있고, 이에 의하여 형성되는 바인더패턴(B)은 파우더층(B)을 동일 형태로 굳히게 된다.
이와 같이, 프린팅 헤드장치(600)에 따르면, 스테이지플레이트(210)에 형성된 넓은 면적의 파우더층(L)에, 바인더를 분사하여 파우더층을 굳히기 위한 넓은 면적의 바인더패턴(B)을 형성할 수 있고, 이에 따라 대형의 조형물을 출력할 수 있게 된다.
도 17은 도 1의 파우더배출부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
파우더회수부(700)는 제1,2LM가이드(120)(130)와 직각되는 방향으로 스페이스(110) 양측의 테이블(100)에 형성된 것으로서 조형물의 출력 과정에서 사용되지 않은 파우더를 회수한다. 이러한 파우더회수부(700)는, 스페이스(110) 전후방 테이블(100)에 형성된 상기 제1,2파우더회수박스(710)(720)와, 제1,2파우더회수박스(710)(720)와 연결된 회수통(730)과, 회수통(730)에 진공압을 형성하는 진공펌프(740)와, 회수통(730)에 설치된 것으로서 저장된 파우더가 외부로 비산되지 않도록 하기 위한 필터(750)를 포함한다. 이때 필터(750)는 회수통(730)에 저장된 파우더가 진공펌프(740)로 유입되는 것을 방지한다.
상기 파우더 공급장치(400)는, 스테이지플레이트(L)가 박스몸체(210)에서 하강할 때, 여러층으로 적층된 파우더층이 무너지지 않도록 하기 위하여 스페이스(110)의 가장자리에서 전후방 및 좌우측까지 파우더를 공급하며, 이에 따라 스테이지플레이트(L)의 전면은 파우더층(L)으로 덮여질 수 있게 한다.
따라서 스페이지플레이트(L)가 박스몸체(210)에서 하강하게 되면, 스페이스(110)의 가장자리측에 파우더가 남게 되며, 이러한 파우더를 회수하기 위하여 본 발명은 파우더회수부(700)를 채용하는 것이다.
도 18은 도 1의 클리닝 키트를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 클리닝 키트(800)는, 바인더패턴(B)을 형성하는 도중에 프린터헤드(630)에 부착된 파우더를 제거한다. 클리닝 키트(800)는, 테이블(100)에 설치되는 것으로서 상방으로 돌출된 패드(820)가 설치된 베이스(810)와, 패드(820) 일측의 베이스(810)의 설치되는 것으로서 프린터헤드(630)의 프린팅노즐에 부착된 파우더를 클리닝하기 위한 와이퍼시트(831)를 공급하기 위한 공급롤러(830)와, 패드(820) 타측의 베이스(810)에 설치되는 것으로서 상기 패드(820)를 경유하는 상기 와이퍼시트(831)를 회수하기 위한 회수롤러(840)와, 회수롤러(840)를 회전시키는 모터(850)를 포함한다.
도 19는 도 1의 클리닝액 도포키트를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 20은 도 19의 클리닝액 도포키트를 XX-XX'선을 따라 절단한 단면도이다.
클리닝액 도포키트(900)는, 프린터헤드(630)의 제1,2프린터헤드(631)(632)에 도포된 파우더를 와이퍼시트(831)가 효과적으로 제거할 수 있도록 제1,2프린터헤드(631)(632)의 바닥에 클리닝액을 도포한다. 이러한 클리닝액 도포키트(900)는, 테이블(100) 상에 설치되는 것으로서 상부측에 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)에 대응되는 제1,2노즐대향홈(911)(912)이 형성된 클리닝박스(910)와, 클리닝박스(910) 내측에 설치되어 제1,2노즐대향홈(911)(912) 측으로 클리닝액을 비스듬하게 분사하는 제1,2클리닝액분사노즐(920)(930)과, 제1,2프린팅노즐(631)(632a)을 클리닝한 후 회수되는 폐수를 외부로 배수하는 드레인관(940)을 포함한다.
이러한 구조에 의하여, 프린팅 헤드장치(600)가 클리닝박스(910)에 접근하면, 제1,2프린터헤드(631)(632)가 제1,2노즐대향홈(911)(912)에 대향되고, 이 상태에서 제1,2클리닝액분사노즐(920)(930)은 제1,2노즐대향홈(911)(912)로 클리닝액을 비스듬하게 분사한다. 이에 따라, 클리닝액은 긴 폭을 가지는 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)은 결과적으로 긴 폭을 이루며 바인더를 분사할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 도 21에 도시된 바와 같이, 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 파우더 공급장치(400)는 스테이지플레이트(210)에 넓은 면적의 파우더층(L)을 형성하고, 제1,2LM가이드(120)(130) 및 이송LM가이드(500)를 따라 평면적으로 이송되는 프린팅 헤드장치(600)는 파우더층(L)에 특정 형태의 바인더패턴(B)을 인쇄하여 바인더패턴(B)이 인쇄된 파우더층(L)을 경화시키고, 이러한 파우더층 및 바인더패턴 형성 동작을 반복되는 동안에 승강작동부(300)는 스테이지플레이트(210)를 점차로 하강시킴으로써 공정박스(200) 내에 입체적인 형태를 가지면서 대형의 크기를 가지는 조형물을 출력할 수 있다.
또한, 파우더 공급장치(400)에서 토출되는 파우더양 및 프린팅 헤드장치(600)에서 분사하는 바인더양을 가변하고, 또한 승강작동부(300)가 파우더층(L) 및 바인더패턴(B)을 형성하는 과정에서 하강되는 스테이지플레이트의 거리를 가변함으로써, 조형물의 품질이나 출력 속도를 가변할 수 있다.
그리고 프린팅 헤드장치(600)가 넓은 면적으로 형성된 파우더층(L)에, 넓은 면적의 바인더패더(B)을 인쇄하여 바인더패터(B)이 형성된 파우더층을 굳힘으로써, 출력되는 조형물의 대형화를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 ... 테이블 110 ... 스페이스
1120, 130 ... 제1,2LM가이드 200 ... 공정박스
210 ... 스테이지플레이트 211 ... 실링테두리
220 ... 박스몸체 230 ... 버텀플레이트
240 ... 록킹블럭 241 ... 단턱
250 ... 위치고정핀 251 ... 핀헤드
260 ... 스프링 300 ... 승강작동부
310 ... 베이스 320 ... 실린더
340 ... 록킹날개 350 ... 가이드샤프트
360 ... 슬라이더레일 361 ... 레일단턱
362 ... 롤러 370 ... 스토퍼
380 ... 록킹레버 400 ... 파우더 공급장치
410 ... 무빙지지대 420 ... 호퍼
430, 440 ... 제1,2피더모터 431, 441 ... 제1,2구동풀리
450 ... 파우더배출부 451 ... 피더박스
451a ... 박스배출홈 451b ... 박스원주홈
452 ... 제1정량토출롤러 452a ... 제1정량홈
452b ... 제1파쇄홈 453 ... 제2정량토출롤러
453a ... 제2정량홈 453b ... 제2파쇄홈
454, 455 ... 제1,2베어링홀더 456 ... 제1구동축
457 ... 기어조립체 460 ... 평탄가압부
461, 461' ... 브라켓날개 462 ... 평탄가압롤러
463 ... 제2구동축 470 ... 높이조정부
471 ... 승강지지로드 472 ... 조정볼트
473 .. 손잡이 474 ... 스프링
500 ... 이송LM가이드 600 ... 프린팅 헤드장치
610 ... 이송브라켓 611 ... 수직브라켓
612 ... 수평브라켓 620 ... 바인더저장탱크
630 ... 프린터헤드 631, 632 ... 제1,2프린터헤드
631a, 632a ... 제1,2프린팅노즐 640 ... 헤드블럭
641, 642 ... 제1,2헤드블럭 650 ... 실린지
651, 652 ... 제1,2실린지 700 ... 파우더회수부
710, 720 ... 제1,2파우더회수박스 730 ... 회수통
740 ... 진공펌프 750 ... 필터
800 ... 클리닝 키트 810 ... 베이스
820 ... 패드 830 ... 공급롤러
840 ... 회수롤러 850 ... 모터
900 ... 클리닝액 도포키트 910 ... 클리닝박스
911, 912 ... 제1,2노즐대향홈 920, 930 ... 제1,2클리닝액 분사노즐
940 ... 드레인관

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 지면에 지지되는 프레임(F)에 설치되는 것으로서, 상방으로 개구되는 스페이스(110)의 양측에 위치된 제1,2LM가이드(120)(130)를 가지는 테이블(100)과;
    상기 프레임(F)에 결합되었을 때 상기 스페이스(110)의 가장자리에 밀착되는 것으로서, 승강되면서 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 가지는 공정박스(200)와;
    상기 프레임(F)에 설치되어 상기 스테이지플레이트(210)를 승강시키는 승강작동부(300)와;
    상기 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 것으로서, 상기 스테이지플레이트(210)에 상기 조형물의 출력을 위한 파우더를 공급하여 편평한 파우더층(L)을 형성하는 파우더 공급장치(400)와;
    상기 제1,2LM가이드(120)(130)를 가로지르게 설치되어 상기 제1,2LM가이드(120)(130)를 따라 왕복 이송되는 이송LM가이드(500)와;
    상기 이송LM가이드(500) 상에서 왕복 이송되는 것으로서, 바인더를 분사하여 특정 형태의 바인더패턴(B)을 형성하는 프린터헤드(630)를 가지는 프린팅 헤드장치(600);를 포함하고,
    상기 공정박스(200)는, 상기 조형물의 출력 공정이 수행되는 스테이지플레이트(210)를 내장하는 박스몸체(220)와, 상기 박스몸체(220)의 내측에서 상기 스테이지플레이트(210)를 승강 가능하게 지지하는 버텀플레이트(230)와, 상기 버텀플레이트(230)의 하부측에 위치되는 것으로서 마주보는 면이 좁아지는 단턱(241)을 가지는 한쌍의 록킹블럭(240)을 포함하고;
    상기 승강작동부(300)는, 상기 프레임(F)에 고정되는 베이스(310)와, 상기 베이스(310)의 하부측에 설치되는 실린더(320)와, 상기 실린더(320)에서 상부측으로 승강되는 실린더로드(321)에 지지되는 것으로서 상기 록킹블럭(240)의 단턱(241)에 선택적으로 결합되는 록킹날개(340)와, 상기 베이스(310)의 가이드플랜지(311)에 슬라이딩 가능하게 결합된 것으로서 상기 록킹날개(340)가 수평을 이루며 승강될 수 있도록 상기 록킹날개(340)의 바닥에 고정되는 다수의 가이드샤프트(350)를 포함하고;
    상기 프린팅 헤드장치(600)는, 상기 이송LM가이드(500)를 따라 왕복이송되게 지지되는 수직브라켓(611) 및 상기 수직브라켓(611)에 연결되어 상기 테이블(100)에 대향되는 수평브라켓(612)으로 구성되는 이송브라켓(610)과, 상기 수직브라켓(611)에 지지되는 것으로서 상기 스테이지플레이트(210)에 형성된 파우더층(L)으로 분사될 바인더가 수용되는 바인더저장탱크(620)와, 상기 수평브라켓(612)에 지지되는 프린터헤드(630)와, 상기 프린터헤드(630)를 수평브라켓(612)에 고정시키는 헤드블럭(640)과, 상기 바인더저장탱크(620)에 저장된 바인더를 프린터헤드(630)로 공급하는 실린지(650)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프린터헤드(630)는,
    상호 분리된 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)로 이루어지고,
    이송방향 정면을 기준으로 하였을 때 상기 제1,2프린터헤드(631)(632)의 제1,2프린팅노즐(631a)(632a)이 연결되도록 하기 위하여, 상기 제1프린터헤드(631)와 제2프린터헤드(632)는 상호 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 프린팅 헤드장치를 가지는 3D 프린터.
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